Determinação do teor de cinzas em rolhas de borracha

O conteúdo de cinzas é a “impressão digital” inorgânica de um fecho de borracha farmacêutico. O método recomendado pela farmacopeia para a determinação do conteúdo de cinzas envolve a utilização de 1,0 g de amostra cortada. Essa amostra é colocada em um cadinho previamente aquecido até atingir o peso constante. Em seguida, a amostra é carbonizada suavemente sobre uma placa elétrica, sem que o fogo toque a amostra. Depois disso, a amostra é aquecida em um forno a 800 °C ± 25 °C, até que o resíduo seja completamente carbonizado e o cadinho volte ao seu peso constante. A porcentagem de cinzas é calculada como a massa do resíduo dividida pela massa da amostra. O cadinho vazio serve como referência. Os limites de aceitação são estabelecidos nas monografias específicas para cada material, e não no próprio padrão metodológico. Na prática, esse valor reflete a consistência da formulação: os enchimentos minerais, como kaolin e dióxido de titânio, juntamente com os ativadores, como óxido de zinco e óxido de magnésio, são os principais componentes que permanecem após a combustão.

Por que a cinza é importante para o encerramento de fábricas farmacêuticas?

As rolhas de butilo halogenado e poloisopreno são compostos com fillers minerais, como caulim e dióxido de titânio, além de aditivos funcionais como óxido de zinco, óxido de magnésio e carbonato de cálcio. Portanto, o nível de cinzas é um indicador direto da consistência da fórmula e da precisão na preparação dos lotes de produto. Um valor elevado de cinzas indica variações nos fillers utilizados, um sistema de cura alterado ou contaminação causada por matérias-primas impuras. Cada uma dessas falhas prejudica a compatibilidade a longo prazo entre o fecho e o produto farmacêutico que protege. Os resíduos inorgânicos também podem causar a formação de partículas visíveis e alterar o perfil de extratíveis do produto. Como o fecho faz parte do sistema de fechamento do recipiente, que é avaliado nas normas regulatórias, o nível de cinzas serve como referência para todas as mudanças na fórmula elastomérica, bem como para os testes de estabilidade dos lotes de matérias-primas. Por isso, os laboratórios realizam esses testes juntamente com os testes de umidade e extratíveis, em vez de realizá-los isoladamente.

O método, passo a passo

Corte a amostra em pedaços pequenos e pese exatamente 1,0 grama desses pedaços em um crisol que já tenha sido aquecido até atingir um peso constante. Carbonize a amostra sobre uma placa elétrica, tomando cuidado para que a amostra não queime. Isso evita que a massa orgânica seja perdida através do fumo, e também ajuda a manter o resíduo em uma condição representativa da amostra original. Espere que o crisol esfrie, depois transfira-o para um forno a 800 °C ± 25 °C. Continue a carbonização até que o resíduo esteja completamente desidratado. Remova o crisol e deixe-o esfriar em um dessecador até atingir a temperatura ambiente. Pese novamente o crisol e continue a carbonizá-lo a 800 °C ± 25 °C até que ele atinja um peso constante. A massa total do resíduo é dividida pela massa da amostra, e o resultado é expresso como uma porcentagem, utilizando o crisol vazio como referência. Cortar a amostra em pedaços de no máximo alguns milímetros ajuda a que a carbonização ocorra de maneira uniforme, mantendo assim o resíduo representativo do material utilizado na fabricação do tampão.

O critério de peso constante

Um peso constante significa que duas pesagens consecutivas concordam dentro de 0,3 mg, um critério baseado em uma balança com resolução de 0,1 mg. A 800 °C, o crisol deve ser movido repetidamente entre o forno e o dessecador. Cada transferência aumenta o risco de problemas como cinzas incompletas, absorção de umidade pelo dessecador sobrecarregado, impressões digitais ou poeira acumulada no vidro quente, além dos tempos de resfriamento variarem de experimento para experimento. Cada um desses fatores afeta diretamente o resultado da pesagem. Por isso, a manipulação inadequada do crisol, e não a temperatura do forno, é a principal causa da variabilidade nos dados obtidos durante os experimentos. Isso também é algo que os auditores verificam primeiro quando analisam o certificado de análise: quanto tempo o crisol demorou para esfriar, se a balança foi verificada e como o laboratório documentou que o ponto final realmente foi alcançado. Um dessecador sobrecarregado ou um crisol não rotulado podem invalidar todo o experimento. Por isso, a maioria dos laboratórios define os tempos de resfriamento e a carga do dessecador em procedimentos escritos.

Uma revisão está em andamento: a ignição de 2 horas foi corrigida.

A versão revisada do método de determinação da quantidade de cinzas publicada altera o ponto de referência para “peso constante”, em vez de “ignição”. Além disso, é necessário que a amostra seja cortada em pedaços com tamanho não superior a 5 mm, para que o resultado seja mais controlável. Os limites de aceitação dos materiais específicos passam a estar descritos nas monografias do produto. O objetivo é garantir eficiência: um período de imersão fixo na temperatura substitui os ciclos de resfriamento e pesagem repetidos. Ainda assim, é necessário cumprir os requisitos estabelecidos pela monografia aplicada ao produto. A norma de método publicada continua a considerar o peso constante como critério de avaliação. Portanto, os laboratórios devem indicar qual método foi utilizado e qual ponto de referência foi adotado, sempre que os valores de cinzas forem reportados. As duas versões do método devem ser apresentadas separadamente no relatório de teste. O tamanho dos grânulos também é importante: grânulos menores são carbonizados de maneira uniforme. Assim, o período de imersão de duas horas permite uma avaliação mais precisa do estado do produto, levando em consideração todo o material, e não apenas a sua superfície.

Como ele difere dos métodos vizinhos?

O teste de resíduo após a ignição, descrito na farmacopeia, consiste em um procedimento em que a amostra carbonizada é molhada com ácido sulfúrico e depois ignita a 700–800 °C. Esse procedimento é destinado à própria substância farmacêutica, e não ao cinza resultante do processo de envelhecimento. A etapa de tratamento com ácido converte as espécies metálicas voláteis em sulfatos estáveis, permitindo que o resíduo seja pesado de maneira precisa. Para materiais de borracha em geral, a ISO 247 é o método de referência internacional para a determinação do cinza, com suas próprias regras de preparação da amostra e opções de temperatura. O método de determinação do cinza descrito aqui não utiliza ácido sulfúrico, e a temperatura do forno é fixada em 800 °C ± 25 °C. Como a massa da amostra, o ponto de ignição e a temperatura variam entre os três métodos, o valor do cinza só é comparável dentro do método que o determinou. Portanto, é necessário citar sempre o método utilizado quando os resultados são relatados. Na prática diária de controle de qualidade, o método de determinação do cinza e o teste de resíduo após a ignição respondem a questões diferentes, e não devem ser utilizados em conjunto.

• Método de determinação da cinza de borracha segundo a farmacopeia: 1,0 g de amostra cortada; processo de carbonização suave; ignição a 800 °C ± 25 °C, até que a amostra volte ao seu peso inicial. A porcentagem de cinza é calculada como: (m2 – m1)/m0 × 100%.
• Rascunho de revisão da indústria: peças que não possuam dimensões maiores que 5 mm. Tempo de ignição fixado em 2 horas, a uma temperatura de 800 °C ± 25 °C. As restrições são estabelecidas nas monografias do produto.
• Resíduo após a ignição (capítulo geral 0841): ácido sulfúrico para lubrificação; ignição a 700–800 °C. Indicado para drogas.
• ISO 247: método de referência internacional para a determinação da cinza presente no borracha.
• Peso constante: duas pesagens consecutivas com diferença de 0,3 mg, com base em uma balança com resolução de 0,1 mg.